新固態電解質值得期待,300 次循環後仍維持 90% 儲量

2023-09-08 09:00:00    編輯: Daisy Chuang
導讀 目前市面上的鋰離子電池,其中的電解質都是液態電解質,工業化自動化程度高、導電效果也比較好,自然有很好的成績,然而也帶來易燃的安全性問題,現在科學家開發出新型固態電解質,300 次充放電循環後仍保留超...


目前市面上的鋰離子電池,其中的電解質都是液態電解質,工業化自動化程度高、導電效果也比較好,自然有很好的成績,然而也帶來易燃的安全性問題,現在科學家開發出新型固態電解質,300 次充放電循環後仍保留超過 90% 的電池儲存容量。

由於液態電解質的安全性議題,科學家長期以來一直在尋找替代品,也有開發出使用聚環氧乙烷(PEO)的固態聚合物電解質,有著熱穩定度高、揮發性低以及不易燃燒等等優點,在交通工具上有著極大優勢,但好還可以更好,如果聚合物電解質在室溫下的離子電導率能再更高就好了。

而科學家透過交叉鏈接聚合物(cross-linked polymer)製成的固態電解質,則具有高離子電導度和穩定性,有望用於下一代鋰電池,新材料在 300 次循環後仍保留超過 90% 的電池儲存容量,是目前更安全的替代品。

根據發表在《PNAS Nexus》期刊的研究,Quanfeng Don固態電解質,開發的固態電解質,與其說是固態,實際上還有凝膠,設計並合成了由 1,3-二氧五環 (DOL) 和季戊四醇縮水甘油醚(Pentaerythritol glycidyl ether,PEG)組成的交叉鍵接聚合物的固態電解質。

該聚合物具有 3D 網狀結構,室溫下離子電導率高達每公分 0.49 毫西(millisiemens),遠高於現在常見的固態電解質。其鋰離子遷移數高達 0.85。研究團隊表示,這或許是下一代高能量密度全固態鋰電池的不錯選擇。

根據 TrendForce「新能源車固態電池發展分析」,目前的固態電解質依材料分為硫化物、氧化物以及聚合物三種技術路線,再依液態電解質重量佔比分為半固態及全固態電池。考量對電動車、電動飛機在能量密度、充放電效率及安全的要求,固態電池的研究將會愈來愈多。

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